thumb|jobbra|150px|Több kontinensen használható, rádióvezérelt Casio Waveceptor vízálló karóra; az időn kívül a dátumot és a hét napját is kiírja
Rádióvezérelt órának nevezzük azt az időmérő eszközt, amely rendszeres időközönként rádióhullám alkalmazásával atomórához szinkronizálja magát, így az órák szokásos pontosságánál nagyságrendekkel pontosabb időkijelzést tesz lehetővé. A szinkronizálás sikertelensége esetén aznap közönséges kvarcóraként működik.
A szinkronizálás történhet egyetlen meghatározott forrással, vagy egyszerre többel, mint például a Global Positioning System esetén.
A használt frekvencia lehet hosszúhullámú, rövidhullámú, URH (pl. RDS alkalmazásával), vagy mikrohullámú (a GPS esetén).
A több kontinensen használható rádióvezérelt óra megkülönböztetésére a Casio, a rádióvezérelt órák legnagyobb gyártója a multiband (am. „többsávos”) megnevezést alkalmazza.
Története A rádióvezérelt óra feltalálásának időpontjáról nincs megegyezés. Michael Lombardi (NIST intézet) véleménye szerint az első ilyen eszköz a Horophone lehet, aminek szabadalmát Frank Hope-Jones (1887–1950) nyújtotta be, a berendezést 1913-tól kezdve árusították.Who invented radio-controlled clocks?
A nagy tételben árusított első modellek egyike volt a Heathkit órája 1983-ban. A GC-1000 jelű órájuk rövidhullámon vette a WWV rádióállomás jelét (Colorado állam, USA) és automatikusan váltott az 5, 10 és 15 MHz frekvenciák között, a legerősebb jel vétele érdekében. Belső frekvenciáját mikroprocesszor vezérelte és módosította a vett jelnek megfelelően. Ha a vétel nem sikerült, közönséges kvarcóraként működött. Kijelzője LED volt, ami a tizedmásodperceket is mutatta. A GC-1000-et összeszerelhető formában is forgalmazták 250 amerikai dollárért, összeszerelve pedig 400 dollárért. A Heath Company cég szabadalmat is kiadott a tervezéssel kapcsolatban.
Az óra beállítása A rádióvezérelt órát általában nem kell beállítani, mivel a rádióadó által sugárzott idő a felhasználó időzónájának felel meg. Azonban állítható lehet az időzóna, aminek megfelelő idő a kijelzőn megjelenik.
Ha az óra több időjel-adó vagy több frekvencia vételére alkalmas, érzékeli a legerősebb jelet, és annak vételére áll be. Az óra automatikusan átáll a téli/nyári időszámítás kijelzése között, ha azt a felhasználó beállította.
Az óra pontossága A rádióvezérelt óra pontossága négy fő tényezőtől függ: Mennyire pontos az adó által használt óra? Mennyi időbe telik, amíg a jel az adótól a vevőig ér? Amikor a jel megérkezik, mennyi idő alatt frissül a kijelző? Mennyire pontos az óra kvarckristálya a szinkronizálások között?
1. A pontos időkódot sugárzó adók az óráikat egy nemzetközi atomóra-hálózat által előállított időhöz, az UTC-hez szinkronizálják. Például a 60 kHz-en sugárzó amerikai WWVB rádióadó az amerikai székhelyű kutató- és szabványügyi intézet, a NIST által előállított UTC-időt használja, amit megkülönböztetésül UTC(NIST)-nek jelölnek. Ennek értéke öt naponként ellenőrizve, egy év alatt legfeljebb 20 ns (nanoszekundum) eltérést mutat az UTC-hez képest, ami a mindennapi életben elhanyagolható, ez a pontosság a legtöbb tudományos célra is kiválóan megfelel.
Az időjelet sugárzó adók általában lakott helytől kissé távol helyezkednek el, nincsenek közvetlenül összekötve az időt szolgáltató intézettel, ezért saját atomóráikat szinkronizálják a hivatalos atomórához GPS-en keresztül. Azonban az így adódó eltérés is rendkívül csekély (néhányszor tíz nanoszekundum). A WWVB állomás órájának stabilitása 1 × 10−15, ez azt jelenti, hogy 30 millió év alatt érne el 1 mp eltérést.
2. Ha a jelkésleltetés szempontjából legrosszabb esetet vesszük, akkor az adó és a vevő között 3000 km van, amit az elektromágneses hullám 300 000 km/s sebességgel 0,01 s alatt tesz meg. Mivel a vevő földrajzi helyzete ismert és általában nem változik, ezt a késleltetést a felhasználó, ha nagyobb pontosságot akar elérni, figyelembe tudja venni.
3. Az órának a jel vétele után dekódolnia kell annak tartalmát, ami időt vesz igénybe. Elméletileg az óra oszcillátorának egyetlen félperiódus alatt szinkronizálnia kellene, ami a tipikus 32 768 kHz-es kvarcoszcillátor esetén kb. 15 mikroszekundumig tart. A gyakorlatban a jel detektálása bizonytalan, ezért a szinkronizálás sokkal hosszabb ideig, nagyságrendileg 1 ezredmásodpercig tart. A szinkronizálás után az órának a kapott értéket meg kell jelenítenie, ez analóg kijelző esetén egy léptetőmotor reagálási idejét, digitális kijelzés esetén a többnyire LCD kijelző késleltetését jelenti. A késleltetés mértéke eléri a 0,1 s-ot. Igényesebb óráknál a gyártó ezt figyelembe veszi és ennyivel előrébb járatja a kijelzőt, hogy kiküszöbölje ezt a hatást. Ennek mértéke azonban nem mérhető pontosan, ezért ezen a ponton nem szokatlan a 10 ms bizonytalanság.
4. Néhány rádióvezérelt óra csak naponta egyszer kísérli meg a szinkronizálást (mondjuk hajnali 2-kor), mások több alkalommal (például hajnali 2, 3, 4 és 5 órakor). Két szinkronizálás között így 24 óra, vagy annál pár órával kevesebb telik el. Logikusnak tűnne, ha az óra gyakrabban kísérelné meg a szinkronizálást, azonban a rádióhullámok vétele a nappali órákban rosszabb, mivel a jel gyengébb és több a zavaró jelforrás. A másik ok a gyakori szinkronizálás elhagyására az, hogy ezek az órák többnyire elemmel működnek, és a túl gyakori szinkronizálás megrövidítené az elem élettartamát, mivel a jel vétele nagyobb energiafelvétellel jár. A harmadik és legfontosabb ok a napi egyszeri szinkronizálásra az, hogy ez is elegendő az elfogadható pontosság eléréséhez. A NIST által megfogalmazott ajánlás szerint már 0,5 s kijelzési pontosság is elegendő a mindennapi életben, mivel még kerekítés esetén is a pontos időt kapjuk meg. Ez a pontosság az olcsó kategóriájú kvarcórákkal is teljesíthető. Sok óra ennél pontosabban jár, az eltérés náluk 0,2 s nagyságrendjében van. Ez alig észrevehető az emberi szem számára, ugyanakkor a 0,5 s-os eltérés jól látható.
Megjegyzendő, hogy az egyes hirdetésekben előforduló „20 millió év alatt 1 másodperc eltérés” az atomórákra igaz. A rádióvezérelt óránál, ha minden nap sikeresen szinkronizál egy ilyen atomórához, az eltérése soha nem éri el az 1 másodpercet, hanem annál jóval kisebb. Ha a szinkronizálás nem sikerül, akár már két nap alatt összejöhet az 1 másodperc eltérés.
Lefedettség Az óra többnyire egyetlen jeladó vételére készül, ami az adott területen fogható (Európa, Észak-Amerika, Japán, Kína), de ezek kombinációja is előfordul. Hosszúhullámon és mikrohullámon nem lehetséges a vétel az Északi-Sark és az Antarktisz környezetében, mert a szükséges távolságban nincs megfelelő adó ezeken a sávokon. Az európai DCF77 egy Frankfurt körüli 2000 km-es körben fogható (gyakorlatilag egész Európában, Tunéziában, Marokkó északi részén, Törökország északnyugati részén), az észak-amerikai Fort Collinsban (Colorado állam) működő állomás több frekvenciát használ, és a kontinens nagy részén fogható.
A hosszúhullám előnye Más elektromágneses frekvenciákkal összehasonlítva a hosszúhullámú adásnak és vételnek több előnye van a rövidhullámú, az URH, sőt még a GPS által használt mikrohullámmal szemben is: a hosszúhullámnak nem jelentenek akadályt a hegyek vagy épületek; mivel nem követelmény a rálátás az adó és a vevőkészülék között, ezért egyetlen nagy teljesítményű adó nagy földrajzi területet képes lefedni; a jel behatol az épületek belsejébe és valamennyire a víz alá is, ezért tengeralattjárók is ezt alkalmazzák; mivel főleg felületi hullámként terjed, nem függ az atmoszféra vagy ionoszféra változásaitól, így a terjedési késleltetés kevésbé ingadozik; a vevőkészülék viszonylag olcsó és egyszerű.
Időjelet sugárzó rádióadók listája A máshogy nem jelzett idők UTC-ben értendők.
+ Időjelet sugárzó rádióadók listája frekvencia hívójel ország hely antenna telj. koordináta megjegyzés 40 kHz JJY Tamura, Otakadoja-hegy, Fukusima magasság 250 m 0050 kW Fukusima és a Hagane-hegy közelében (Kjúsú-szigeten)
A1B típusú kód, 0,2 s, 0,5 s és 0,8 s hosszú másodpercek, a jelek közötti elválasztást a vivő teljesítményének csökkentése jelzi. Tartalmazza az óra, perc, az év napja, év, a hét napja és a szökőmásodperc információkat.
1999 júniusa óta üzemel. Ohtakadoya-yama LF station 50 kHz RTZ Irkutszk 0010 kWirkutsk.com - Idő és frekvencia standardként használatos 22:00-21:00 UTC között. Karbantartás miatt kikapcsolva minden hónap 3. és 4. hétfőjén. 60 kHz JJY Szaga, Hagane-hegy, Kjúsú magasság 200 m 0050 kW Kjúsú-szigeten
A1B típusú kód, 0,2 s, 0,5 s és 0,8 s hosszú másodpercek, a jelek közötti elválasztást a vivő teljesítményének csökkentése jelzi. Tartalmazza az óra, perc, az év napja, év, a hét napja és a szökőmásodperc információkat. Hagane-yama LF station 60 kHz WWVB Fort Collins, Colorado magasság 122 m 0070 kW Az USA szárazföldi területeinek nagy részéről elérhető.
A másodpercek elejét a vivő teljesítményének 17 dB-es csökkentése jelzi (98%-os teljesítmény). A teljesítmény visszaállása 0,2 s-al később „bináris 0” jelentésű, 0,5 s-al később „bináris 1”. Ha 0,8 s-al később áll vissza, az elválasztójelnek számít. Binárisan kódolt decimális formátumot használ a dátum, az idő, a DUT1 korrekció, a nyári időszámítás, a szökőév és szökőmásodperc információk továbbítására.NIST Radio Station WWVB 60 kHz MSF Anthorn 0015 kW Hatótávolsága mintegy 1500 km. 2007. április 1. előtt a jelet a Rugby rádióállomás sugározta (Warwickshire megye)
Az adás folyamatos, kivéve a karbantartás miatti kimaradást, ami március és december második csütörtökén 10 h 0 m-tól 14 h 0 m-ig tart, júniusban és szeptemberben 09 h 0 m-tól 13 h 0 m-ig tart a második csütörtökön. Az ennél hosszabb karbantartási időszakot évente bejelentik.
A vivő 0,1 s-ra megszakad minden másodperc elején, kivéve minden perc első másodpercét, amikor a megszakadás 0,5 s-ig tart.
Minden másodpercben két adatbitet ad (kivéve a 0. másodpercet), a másodperc kezdete után 0,1 s és 0,2 s között jön az „A” adatbit, 0,2 s és 0,3 s között a „B” adatbit. A vivőjel meglétének jelentése „bináris 0”, a megszakadása „bináris 1”. Az „A” adatbit tartalmazza az év, hónap, hónap napja, hét napja, óra és perc információkat BCD-vel kódolt formában. Az idő UTC-t jelent, nyári időszámítás alatt UTC+1. A „B” adatbit tartalma DUT1 és a nyári időszámítás jelzése.
DUT1: az ITU-R kódnak megfelelő dupla impulzus 66,666 kHz RBU Elektrougli, Moszkva 0010 kW 68,5 kHz BPC Shangqiu 0090 kW A kódolás nem publikus, adás 21:00–24:00 UTC között 75 kHz HBG Prangins 0020 kW Minden másodperc elején (kivéve az 59. másodpercet) a vivőteljesítményt megszakítja 0,1 vagy 0,2 s-ig, ami „bináris 0”-t és „bináris 1”-et jelent. A perc, óra, hónap napja, hét napja, hónap és év információkat BCD-kódolással sugározza a 21. és 58. másodperc között. A normál időszámítást a 18. másodpercben adott „bináris 1”, a nyári időszámítást a 17. másodpercben adott „bináris 1” jelzi.
2011 végén befejezte működését! 77,5 kHz DCF77 Mainflingen, Hessen magasság 150 m 0050 kW Dennis D. McCarthy, P. Kenneth Seidelmann Time: From Earth Rotation to Atomic Physics Wiley-VCH, 2009 page 257 Frankfurt am Main közelében van, hatótávolsága mintegy 2000 km, így a jel Európa nagy részén fogható. A DCF77 időjelet a PTB állítja elő.PTB = Physikalisch-Technische Bundesanstalt Minden másodperc elején (kivéve az utolsó másodpercet minden perc végén) a vivőteljesítményt 15%-ra csökkenti 0,1 vagy 0,2 s-ig, ami „bináris 0”-t és „bináris 1”-et jelent.